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列賓的科學巨人門捷列夫

作者:歐亞萬花筒
列賓的科學巨人門捷列夫

這是世界著名的俄羅斯科學家門捷列夫的肖像,他于 1885 年穿着愛丁堡大學的教授制服。

德米特裡·伊萬諾維奇·門捷列夫 從1834年2月7日到1907年2月2日),俄羅斯科學家發現了元素的周期性定律(英國化學家紐蘭茲之前發現門捷列夫總結并改進了所用元素的周期性定律)。根據原子量,世界上第一個元素周期表被産生,并且預見到一些未被發現的元素。他的名著《化學原理》被國際化學界公認為标準著作,前後重印八次,影響了幾代化學家。1907年2月2日,世界著名的俄羅斯化學家死于心肌梗塞。

聯合國大會宣布2019年為國際化學元素周期性年,以紀念150年前俄羅斯化學家門捷列夫出版元素周期表在科學史上取得的重大成就。

人物的生活

門捷列夫 1834 年 2 月 7 日出生于西伯利亞的托博爾斯克,1907 年 2 月 2 日在彼得伯勒去世。

"門捷列夫"在工作

1848年,他加入國立彼得伯勒交通大學,1850年在彼得伯勒師範學院學習化學,1855年獲得教師資格,并被授予金質獎章,之後他成為敖德薩高中的一名教師。

1856年,他獲得了化學進階學位,并于1857年首次獲得彼得伯勒大學副教授的大學職位。1859年,他繼續在德國海德堡大學學習。

1860年,他參加了在卡爾斯魯厄舉行的國際主義者大會。

1861年,他回到彼得伯勒從事科學寫作工作。

1863年,他是技術學院的教授。

1864年,門捷列夫成為技術學院的化學教授,并于1865年獲得化學博士學位。

1866年,他成為彼得伯勒大學的普通化學教授,并于1867年成為化學教學和研究辦公室主任。

1878年,門捷列夫與巴甫洛夫一起創立了托木斯克國立大學,這是一所世界著名的公立研究型大學。

自1893年以來,他一直擔任測量和測量局局長。

1890年,他被選為皇家學會的外國會員。

1907年2月2日,俄羅斯著名化學家門捷列夫去世,享年73歲。為了紀念這位偉大的科學家,1955年,A.G.哈維,G.R.肖平和來自美國的其他人用氦核轟擊加速器蜻蜓(253Es),它與氦核結合,發射中子,并獲得了一種名為Mendelevium,Md的新元素。

門捷列夫對化學學科發展的最大貢獻是發現了化學元素的周期性定律。在對前任工作進行批判性繼承的基礎上,他修訂、分析和總結了大量實驗事實,并得出結論,元素的性質(以及由它們形成的單體和化合物)随着原子品質的增加(現在稱為國家标準的相對原子品質)而周期性變化,兩者都是元素周期性的。他根據元素周期規律編制了第一張元素周期表,包括已經發現的所有63種元素,進而初步完成了元素系統化的任務。他還在表格中留了一個空白,預測了硼,鋁和矽等未知元素的性質(門捷列夫稱之為硼,鋁和矽,即氡,釩和釩),并指出當時測量的一些元素的原子量是不正确的。而且他并沒有機械地按照元素周期表中原子量值的順序排列。幾年後,他的預言得到了證明。門捷列夫工作的成功震驚了科學界。為了紀念他的功績,元素周期法和元素周期表被稱為門捷列夫元素周期律和門捷列夫元素周期表。

中年"門捷列夫"

攀登科學巅峰的道路是一條艱難曲折的道路。門捷列夫在這條路上也遭受了苦難。當他成為化學副教授時,他教授化學基礎。在理論化學中,應該指出自然界中有多少元素。這些元素之間有什麼相似之處和不同之處,存在哪些内部聯系?應該如何發現新元素?這些問題,當時化學界正處于探索階段。近50年來,來自世界各地的化學家們一直頑強地努力打開這個秘密的大門。雖然一些化學家,如DeBellena和Newlands,客觀地描述了元素之間在一定深度和不同角度的一些聯系,但他們并沒有找到正确的元素分類原則,因為他們沒有将所有元素作為一個整體來概括。年輕的學者門捷列夫也毫不畏懼地沖進了田野,開始了艱難的探索工作。

門捷列夫1871年的元素周期表

他日以繼夜地研究,探索元素的化學性質及其一般的原子性質,然後在一張小紙卡上計算每個元素及其原子數。他試圖捕捉元素在其所有複雜屬性中的共性。但他的研究一次又一次地失敗了。但他不屈服,他不會失去信心,他會堅持下去。

為了徹底解決這個問題,他走出實驗室,開始外出調查和收集資料。1859年,他前往德國海德堡進行進一步的科學研究。在兩年的時間裡,他專注于實體化學,使他探索元素之間内在聯系的基礎更加紮實。1862年,他參觀了巴庫油田,深入研究了液體,重新測試了一些元素的原子量,并讓他深入了解了元素的性質。1867年,他利用這個機會參觀和參觀了法國、德國和比利時的許多化工廠和實驗室,并通過參加在法國舉行的世界工業展覽會俄羅斯館來豐富自己的知識。這些實踐活動不僅增加了他對天賦的了解,也為他發現元素周期性規律奠定了基礎。門捷列夫回到實驗室繼續研究他的紙質卡片。他按照原子量的大小順序排列了重新測量的原子量的元素。他發現,性質相似的元素沒有相似的原子量;他堅持原子量與元素性質之間的互相關系,并不斷研究它。他的大腦經常因為過度緊張而頭暈目眩。然而,他的努力并沒有白費,1869年2月19日,他終于發現了元素的周期規律。他的周期性定律指出,簡單物體的性質,以及元素化合物的形式和性質,周期性地取決于元素原子量的大小。在排列元素清單時,門捷列夫大膽地指出,當時一些公認的原子量是不準确的。由于當時公認的金的原子量為196.2,根據元素表中的這一點,金應該排在钯、钯、鉑之前,因為它們被公認為原子量分别為198.6、196.7、196.7,而門捷列夫堅信金應該排在這三種元素的後面,原子量應該重新測量。經過重新測試,氡為190.9,钯為193.1,鉑為195.2,金為197.2。實踐證明了門捷列夫的論斷和周期律的正确性。

門捷列夫編制的元素周期表中還有很多空格,應該用尚未發現的元素來填充。門捷列夫理論上計算了這些未被發現的元素最重要的性質,并得出結論,它們介于相鄰元素的性質之間。例如,在鋅和砷之間的兩個空間中,他預測兩種未知元素的性質将分别是鋁和矽。就在他做出預測的四年後,法國化學家布阿布蘭德(Buabrand)使用光譜分析在閃鋅礦中發現了氡氣。實驗表明,氡的性質與鋁非常相似,這是門捷列夫預測的鋁類型。氡的發現意義重大,充分說明元素的周期性規律是客觀的自然規律,為研究未來元素、探索新元素、尋找新材料、新材料提供了遵循的規律。元素周期,就像重型火炮一樣,在世界上咆哮!

1878年,門捷列夫和巴甫洛夫創立了托木斯克大學,這是世界領先的公立研究型大學。

諾貝爾獎的遺憾

德米特裡·伊萬諾維奇·門捷列夫未能獲得諾貝爾獎應該是諾貝爾獎曆史上最令人震驚和遺憾的事件。這位俄羅斯科學家發現了化學元素的周期性,産生了世界上第一個元素周期表,并預見了一些未被發現的元素。根據諾貝爾檔案,諾貝爾委員會曾打算将1906年的化學獎授予這位大師,但其中一個委員會最終将門捷列夫從名單上踢了出去。這位偉大的化學家于1907年去世。

門捷列夫發現了元素的周期性規律,在世間留下了不朽的榮耀,受到人們的高度評價。恩格斯曾在他的著作《自然辯證法》中指出。"門捷列夫不知不覺地将黑格爾的定量轉換應用到品質定律中,完成了一項科學壯舉,可以與萊弗利爾對海王星軌道的計算相提并論,海王星是一顆尚未為人所知的行星。由于時代的局限,門捷列夫的元素周期性定律是不完整的。1894年,稀有氣體氩氣的發現是對周期律的測試和補充。1913年,英國實體學家Mosele在研究了各種元素的Lenchen射線的波長與原子序數之間的關系後,證明原子序數在數量上等于原子核的陽痿,進而清楚地表明周期性定律的基礎不是原子量而是原子序數。在周期律的指導下産生的原子結構理論,不僅對元素周期規律給出了新的解釋,而且進一步明确了周期律的本質,将周期律的自然規律置于更加嚴謹、科學的基礎上。元素的周期性規律随着未來生命的不斷完善和發展,在人們認識自然、改造自然、征服自然的鬥争中發揮着越來越重要的作用。